用于led的透鏡的制作方法
【專利摘要】公開了一種用于車輛的發(fā)光二極管(LED)的透鏡。該透鏡包括：入射面，LED的光入射其中；發(fā)射面，通過入射面入射的LED的光從其中被發(fā)射；以及多個側(cè)面，其被定位在所述入射面和所述發(fā)射面之間。所述入射面和所述發(fā)射面兩者中的任何一個可包括在所述入射面和所述發(fā)射面的一側(cè)的Y軸光模糊區(qū)域。Y軸光模糊區(qū)域在垂直于透鏡的光軸的Y軸模糊LED的光。
【專利說明】用于LED的透鏡
[0001]相關(guān)技術(shù)交叉引用
[0002]本申請要求2015年3月23日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的申請N0.10-2015-0039976的韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容通過引用的形式結(jié)合于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及一種用于發(fā)光二極管(LED)的透鏡。
【背景技術(shù)】
[0004]通常，發(fā)光二極管(LED)為電光轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體設(shè)備，其產(chǎn)生通過利用半導(dǎo)體的P-N結(jié)結(jié)構(gòu)所注入的少數(shù)載流子，并通過該少數(shù)載流子的重組來發(fā)射光。LED比相關(guān)技術(shù)中的光源小，具有長壽命，并直接地將電能轉(zhuǎn)換為光能，如此電力消耗最小，并且其效率是優(yōu)良的。
[0005]近來，存在以下很多情況:在包括車輛用燈的整個行業(yè)中，LED被采用作為光源，以便降低能源和提高設(shè)計的自由度。因此，有效且高效地使用LED的研究已經(jīng)在各個工業(yè)領(lǐng)域被積極地進(jìn)行了。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]作為有效地利用LED的方法中的一個，已經(jīng)研發(fā)了通過收集或漫射LED的光來形成取決于目的的光學(xué)圖像的透鏡。
[0007]透鏡可使得LED發(fā)射的光具有特定的圖案，并且當(dāng)通過利用相關(guān)技術(shù)中的透鏡來實現(xiàn)特定的光圖案時，會產(chǎn)生像差并因此產(chǎn)生光模糊的現(xiàn)象。光模糊現(xiàn)象在光的重疊概念中，作為一個有用的現(xiàn)象，但是在收集光時，在實現(xiàn)清晰的光圖案中卻為缺點，如高光束矩陣的對象。
[0008]為克服上述缺點，可能有通過利用多片透鏡來減少像差的優(yōu)化方法。但是，當(dāng)使用多片透鏡時，存在以下很多缺點:透鏡的成本、整體尺寸和重量的增加。
[0009]與在高光束矩陣的對象中的光收集同樣重要的事項是在Y軸方向模糊LED的光。但是，當(dāng)LED的光在Y軸方向模糊時，發(fā)生LED的光在X軸方向模糊而不是在Y軸方向模糊的模糊現(xiàn)象。該模糊現(xiàn)象導(dǎo)致用于清晰的光圖案的高光束矩陣對象的實現(xiàn)的失敗。
[0010]本發(fā)明致力于提供一種能夠?qū)嵤┓菍ΨQ的和清晰的光圖案用于發(fā)光二極管(LED)的透鏡。
[00?1 ]本發(fā)明的實施方式提供一種用于發(fā)光二極管(LED)的透鏡，包括:入射面，LED的光入射其中；發(fā)射面，通過入射面入射的LED的光從其中被發(fā)射；以及多個側(cè)面，其被定位在所述入射面和所述發(fā)射面之間，其中能夠使得LED的光在Y軸方向模糊的同時被發(fā)射的Y軸光模糊區(qū)域被設(shè)置在所述入射面和所述發(fā)射面的一側(cè)。
[0012]通過切割所述入射面和所述發(fā)射面的預(yù)定部分，所述多個側(cè)面可包括至少四個切割面。
[0013]所述Y軸光模糊區(qū)域可被定位在基于所述入射面和所述發(fā)射面的每個的中心點的預(yù)定的上部。
[0014]所述Y軸光模糊區(qū)域可根據(jù)預(yù)定的算法通過改變所述入射面和所述發(fā)射面的曲率半徑、圓錐常數(shù)和非球面系數(shù)來形成。
[0015]所述入射面和所述發(fā)射面可具有在相反方向彼此面對的凸起形狀。
[0016]所述入射面可在Y軸方向上具有朝向所述LED從中心突出的形狀。
[0017]本發(fā)明的另一實施方式提供一種發(fā)光二極管(LED)的透鏡，包括:入射面，LED的光入射其中；發(fā)射面，通過入射面入射的LED的光從其中被發(fā)射；以及側(cè)面，其被定位在所述入射面和所述發(fā)射面之間，其中，阻擋LED的光被發(fā)射的屏蔽部被設(shè)置在所述發(fā)射面的預(yù)定部分，以及能夠使得LED的光在Y軸方向模糊的同時被發(fā)射的Y軸光模糊區(qū)域，被設(shè)置在所述入射面和所述發(fā)射面的一側(cè)。
[0018]所述預(yù)定部分可形成在所述發(fā)射面的上側(cè)、下側(cè)、左側(cè)和右側(cè)的每個上。
[0019]所述Y軸光模糊區(qū)域可被定位在基于所述入射面和所述發(fā)射面的每個的中心點的預(yù)定的上部。
[0020]所述Y軸光模糊區(qū)域可根據(jù)預(yù)定的算法通過改變所述入射面和所述發(fā)射面的曲率半徑、圓錐常數(shù)和非球面系數(shù)來形成。
[0021 ]所述入射面和所述發(fā)射面可具有在相反方向彼此面對的凸起形狀。
[0022]所述入射面可在Y軸方向上具有朝向所述LED從中心突出的形狀。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用于LED的透鏡，當(dāng)用于LED的透鏡被應(yīng)用到車輛用燈時，用于LED的透鏡可通過在Y軸方向誘導(dǎo)光擴(kuò)散來實現(xiàn)清晰的光圖案(sharp lightpattern)。
[0024]通過清晰的光圖案的實現(xiàn)，用于LED的透鏡可使得用戶能容易地識別在Y軸方向上具有長條形狀的樹、人等。
[0025]用于LED的透鏡可通過改變形狀而不需要使用多個透鏡，來實現(xiàn)非對稱的和清晰的光圖案，因此與相關(guān)技術(shù)相比減少了成本。
[0026]以上概述只是說明性的而不是意欲按照任何方式進(jìn)行限制。除了上述說明性的方面、實施例和特征之外，另外的方面、實施例和特征通過參考以下詳細(xì)描述將變得清楚明白。
【附圖說明】
[0027]圖1為示出應(yīng)用于相關(guān)技術(shù)中的車輛用燈的發(fā)光二級管(LED)和非球面透鏡的圖形。
[0028]圖2為用于描述通過圖1中的非球面透鏡的LED的光圖案的光強(qiáng)度圖。
[0029]圖3為本發(fā)明的實施方式的用于LED的透鏡的側(cè)視圖。
[0030]圖4為在圖3中的方向X-X’上的用于LED的透鏡的剖視圖。
[0031]圖5為在圖3中的方向Y-Y’上的用于LED的透鏡的剖視圖。
[0032]圖6A和圖6B為本發(fā)明的實施方式的用于LED的透鏡的主視圖。
[0033]圖7A和圖7B為用于描述通過本發(fā)明的實施方式的用于LED的透鏡的LED的光圖案的光強(qiáng)度圖。
[0034]應(yīng)該理解的是，附圖沒有必要去衡量其比例，其僅代表用于闡述本發(fā)明基本原理的不同例證性特征的一些簡單表示。在本文公開的本發(fā)明的具體設(shè)計特征，包括，例如，特定尺寸、方向、位置和形狀，將部分地由特體的預(yù)期應(yīng)用和使用環(huán)境決定。
[0035]在這些圖中，整個附圖的多個圖中，附圖標(biāo)記指代本發(fā)明的相同或等價部件。
【具體實施方式】
[0036]以下，參考附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0037]為了充分理解本發(fā)明，本發(fā)明的實施方式的操作優(yōu)勢，以及通過實現(xiàn)本發(fā)明的實施方式所達(dá)到的優(yōu)勢，需要引入說明本發(fā)明的實施方式和本文描述的內(nèi)容的附圖。
[0038]以下，參考附圖，通過描述本發(fā)明的實施方式來詳細(xì)描述本發(fā)明。但是，本發(fā)明可以各種不同方式來實施，且并不局限于下述所描述的實施方式。此外，為清楚的描述本發(fā)明，省略與描述無關(guān)的部件，且在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0039]在整個說明書中，除非明確的描述相反，術(shù)語“包括(comprise)”以及演變?nèi)纭鞍?comprises)”或“包括(comprising)”將被理解為暗示包括所陳述的要素，但不排除任何其他要素。
[0040]參考圖1，能夠確認(rèn)被應(yīng)用到相關(guān)技術(shù)中的車輛用燈等的發(fā)光二極管(LED)10和非球面透鏡200。
[0041 ]參考圖2，能夠確認(rèn)從LED100發(fā)射，然后通過圖1中的非球面透鏡200收集的光CL。這里，LED100為收集了5個LED元件的LED芯片，且這些LED元件中的一個處于發(fā)光狀態(tài)。
[0042]參考圖2中的收集的光CL，能夠確認(rèn)由于光的周圍區(qū)域中的透鏡的像差所導(dǎo)致的模糊光(bluring Iight)BL，即使該光處于收集狀態(tài)，而且光不在Y軸方向上模糊(blur)。
[0043]如上所描述的，由于性能局限(周圍的場畸變)和一片透鏡的對稱性能，應(yīng)用到相關(guān)技術(shù)中的車輛用燈的非球面透鏡200不能實現(xiàn)高光束矩陣的對象中所要求的非對稱的和清晰的光圖案。
[0044]參考圖3和圖4，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用于LED的透鏡300為不規(guī)則和非球面的透鏡，當(dāng)被應(yīng)用到車輛用燈等上時，它們能夠通過利用LED的光來實現(xiàn)非對稱的和清晰的光圖案。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用于LED的透鏡300以預(yù)定尺寸形成。整個用于LED的透鏡300可由玻璃材料或聚合物基材料(polymer-based material)形成。在此情況下，聚合物基材料的例子包括聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和環(huán)烯烴共聚物(COC)，以及當(dāng)用于LED的透鏡300由聚合物基材料形成時，用于LED的透鏡300可由聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和環(huán)烯烴共聚物(C0C)中的任何一個形成。
[0046]由玻璃材料或聚合物基材料形成的用于LED的透鏡300包括入射面310、發(fā)射面320和側(cè)面330，并且根據(jù)入射面310、發(fā)射面320和側(cè)面330的形狀來形成為不規(guī)則和非球面的形狀，以便實現(xiàn)非對稱的和清晰的光圖案。
[0047]入射面310為這樣的表面，LED的光入射到其中。入射面310可形成為不像相關(guān)技術(shù)中的入射面的不規(guī)則形狀，以便實現(xiàn)非對稱的和清晰的光圖案。
[0048]入射面310在光在其中被發(fā)射的LED的方向上具有凸起的和非球面的形狀，并且在LED的方向上朝向Y軸方向彎曲，以包括突出表面311。
[0049]發(fā)射面320為這樣的表面，通過入射面310入射的LED的光從其中被發(fā)射。發(fā)射面320可在LED的相反方向上具有凸起的和非球面的表面。
[0050]能夠使得LED的光在Y軸方向上模糊的同時被發(fā)射的Y軸光模糊區(qū)域YBA，可被設(shè)置在入射面310和發(fā)射面320的一側(cè)。
[0051]基于入射面310和發(fā)射面320的每個的中心點，Y軸光模糊區(qū)域YBA可被設(shè)置在預(yù)定的上部(基于圖3)。
[0052]這里，當(dāng)假設(shè)從入射面310和發(fā)射面320的每個的中心點到上部外圓周方向的邊緣(基于圖3)的總長度的比率為I時，Y軸光模糊區(qū)域YBA可被設(shè)置在長度比率為0.9至I的部分上。
[0053]因此，設(shè)置有Y軸光模糊區(qū)域YBA的入射面310和發(fā)射面320的每個的預(yù)定部分形成為具有定位在基于X軸方向的相反側(cè)的入射面310和發(fā)射面320的每個的預(yù)定部分的非對稱的形狀。
[0054]Y軸光模糊區(qū)域YBA可在Y軸方向上模糊LED的光，因此LED的光在Y軸方向上被實現(xiàn)為清晰的光圖案。
[0055]根據(jù)基于通常在設(shè)計透鏡中使用的XY多項式的算法集，Y軸光模糊區(qū)域YBA可形成在入射面310和發(fā)射面320上。XY多項式的變量包括用于LED的透鏡300的曲率半徑(通常由“K”表示)、圓錐常數(shù)(通常由“R”表示)和非球面系數(shù)，以及所述預(yù)定算法可通過調(diào)整該曲率半徑、圓錐常數(shù)和非球面系數(shù)來在入射面310和發(fā)射面320上產(chǎn)生Y軸光模糊區(qū)域YBA。
[0056]通常，圓錐常數(shù)k為確定透鏡形狀的因子，且當(dāng)圓錐常數(shù)k為O時，透鏡具有圓形，當(dāng)圓錐常數(shù)k為-1時，透鏡具有拋物線形狀，當(dāng)圓錐常數(shù)-l〈k〈0時，透鏡具有橢圓形狀，以及當(dāng)圓錐常數(shù)k〈-l時，透鏡具有雙曲線形狀。
[0057]通過算法，Y軸光模糊區(qū)域YBA的曲率半徑、圓錐常數(shù)和非球面系數(shù)具有不同于在基于X軸方向的相反側(cè)的對稱區(qū)域的曲率半徑、圓錐常數(shù)和非球面系數(shù)的值的值。
[0058]側(cè)面330被定位在入射面310和發(fā)射面320之間。側(cè)面330的寬度可被適當(dāng)?shù)卦O(shè)置。
[0059]圖4為在圖3中的方向X-X’上的用于LED的透鏡的剖視圖。圖5為在圖3中的方向Y-Y’上的用于LED的透鏡的剖視圖。
[0060]參考圖4和圖5，入射面310和發(fā)射面320的形狀可被更詳細(xì)的確認(rèn)。
[0061]在方向X-X’上橫切的入射面310具有在LED的方向上的凸起的和非球面的形狀，以及不是橫截面的突出表面311具有在LED的方向上的清晰的(sharp)形狀。
[0062]在方向Y-Y’上橫切的入射面310具有大致的平坦形狀，但是在LED的方向上，從中心到外側(cè)彎曲。因此，突出表面311在Y軸方向上形成在入射面310的邊緣上。
[0063]在方向X-X’上和方向Y-Y ’上橫切的發(fā)射面320具有幾乎相似的表示發(fā)射面320具有旋轉(zhuǎn)對稱的非球形的形狀。
[0064]但是，Y軸光模糊區(qū)域YBA被定位在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用于LED的透鏡300的上部上，并且在用于LED的透鏡300的下部沒有Y軸光模糊區(qū)域YBA，如此顯而易見是，用于LED的透鏡300具有旋轉(zhuǎn)非對稱的非球形。
[0065]參考圖6A和圖6B，圖6A示出了本發(fā)明的第一實施方式的設(shè)置有多個側(cè)面330的用于LED的透鏡300的前表面，以及圖6B示出了本發(fā)明的第二實施方式的設(shè)置有屏蔽部SD的用于LED的透鏡300的前表面。
[0066]在圖6A中，本發(fā)明的第一實施方式的用于LED的透鏡300可包括側(cè)面330，側(cè)面330至少包括四個切割面331。
[0067]切割面331可分別形成在基于圖6A的用于LED的透鏡300的上側(cè)、下側(cè)、左側(cè)和右偵U。切割面331可通過切割入射面310和發(fā)射面320的每個的預(yù)定部分來形成。這里，這些切割部分為在入射面310和發(fā)射面320上產(chǎn)生透鏡的像差的部分，為了抑制透鏡的像差的產(chǎn)生，切割面331通過切割入射面310和發(fā)射面320的每個的預(yù)定部分來形成。
[0068]當(dāng)從一個點發(fā)射出的光線通過透鏡或反射器形成圖像時，該光線沒有被收集在一個點上，而是形成扭曲的圖像，且這種情況下的扭曲的圖像是由透鏡的像差所引起的。
[0069]在圖6B中，本發(fā)明的第二實施方式的用于LED的透鏡300可包括在發(fā)射面320的預(yù)定部分的屏蔽部SD。本發(fā)明的第二實施方式的用于LED的透鏡300也可通過被屏蔽部SD圍住來形成，而不是切割產(chǎn)生透鏡的像差的預(yù)定部分，該屏蔽部SD為用于阻擋LED的光被投射的材料。在基于圖6B的用于LED的透鏡300的上側(cè)、下側(cè)、左側(cè)和右側(cè)的發(fā)射面320通過被屏蔽部SD圍住來形成。
[0070]參考圖7A和圖7B，能夠確認(rèn)由通過本發(fā)明的實施方式的用于LED的透鏡300產(chǎn)生的LED光圖案。
[0071]圖7A示出了，由在產(chǎn)生透鏡的像差的發(fā)射面320的預(yù)定部分沒有被切割或沒有被屏蔽部SD阻擋的狀態(tài)下，經(jīng)過用于LED的透鏡300(圖3至圖5所示出的透鏡)所產(chǎn)生的LED光圖案。
[0072]圖7B示出了，由在產(chǎn)生透鏡的像差的發(fā)射面320的預(yù)定部分在被切割或被屏蔽SD阻擋的狀態(tài)下，經(jīng)過用于LED的透鏡300(圖6中示出的透鏡)所產(chǎn)生的LED光圖案。
[0073 ]參考圖7A，能夠確認(rèn)其中混合了收集的光CL、在Y軸方向模糊的光YBL、以及由于透鏡的像差模糊的光BL的LED光圖案。
[0074]這實現(xiàn)了通過Y軸光模糊區(qū)域YBA在Y軸方向上的清晰的光圖案，但是其表明，光模糊直到當(dāng)一個LED被關(guān)閉時所要求的黑暗區(qū)域BA。
[0075]參考圖7B，能夠確認(rèn)包括收集的光CL和在Y軸方向上模糊的光YBL的非對稱的和清晰的光圖案。
[0076]這表示，通過切割產(chǎn)生透鏡的像差的部分或者用屏蔽部圍住產(chǎn)生透鏡的像差的部分，除了產(chǎn)生在Y軸方向上模糊的光YBL的部分外，光的發(fā)射基本上被阻擋，。
[0077]這里，當(dāng)LED關(guān)閉時，為了在部分中實現(xiàn)300cd或小于300cd的黑暗區(qū)域，需要在I度單位上的60 ,OOOcd或大于60，000cd的光量的變化。為此，發(fā)射面320的預(yù)定部分可被切割或被屏蔽部阻擋，直到實現(xiàn)60，OOOcd/deg (梯度)的光量的變化。
[0078]在圖7A的X軸方向上模糊的光BL可通過切割用于LED的透鏡300的預(yù)定的左右部分(基于圖6)或用屏蔽部圍住用于LED的透鏡300的預(yù)定的左右部分(基于圖6)來移除。
[0079]在本發(fā)明的實施方式的用于LED的透鏡300中，通過被切割或被屏蔽部圍住的發(fā)射面320的預(yù)定部分的光消失不見，如此提高了整體光效，但到達(dá)期望區(qū)域的光卻很少降低，因此，在沒有顯著地降低實際使用的區(qū)域的效率的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)期望的光圖案。
[0080 ]不像使用由不同材料形成的多片透鏡的相關(guān)技術(shù)中的方法，本發(fā)明的實施方式的用于LED的透鏡300可使用一個透鏡來實現(xiàn)非對稱的和清晰的光束圖案。
[0081]如上所描述的，本發(fā)明的實施方式已經(jīng)在附圖和說明書中進(jìn)行了描述和說明。所選擇和描述的實施方式是為了解釋本發(fā)明的某些原理和它們的實際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠作出和利用本發(fā)明的各種實施方式，以及其各種替換和修改。從以上的說明表明，本發(fā)明的某些方面并不被本文所示出的實施例的具體細(xì)節(jié)所限制，并且因此可以預(yù)期，其他的修改和應(yīng)用，或其等價物將被本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到。但是，在考慮了說明書和附圖后，本發(fā)明的許多改變、修改、變化和其他使用和應(yīng)用將會對本領(lǐng)域的技術(shù)人員變得明顯。不脫離本發(fā)明的精神和范疇的所有的這些改變、修改、變化和其他使用和應(yīng)用被視為本僅由隨后的權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明所覆蓋。
【主權(quán)項】
1.一種用于發(fā)光二極管的透鏡，包括: 入射面，被配置為從所述發(fā)光二極管接收光束； 發(fā)射面，被配置為發(fā)射在所述入射面接收的所述光束的至少一部分；以及 多個側(cè)面，被插入所述入射面和所述發(fā)射面之間， 其中，被配置為在垂直于所述透鏡的光軸的Y軸方向上模糊所述光束的至少一部分的Y軸光模糊區(qū)域被設(shè)置在所述入射面或所述發(fā)射面上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡，其中，通過切割所述入射面和所述發(fā)射面的預(yù)定部分，所述多個側(cè)面包括至少四個切割面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡，其中，所述Y軸光模糊區(qū)域被定位在基于所述入射面和所述發(fā)射面的每個的中心點的預(yù)定的上部。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透鏡，其中，所述Y軸光模糊區(qū)域具有不同于所述入射面和所述發(fā)射面的曲率半徑、圓錐常數(shù)和非球面系數(shù)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡，其中，所述入射面和所述發(fā)射面具有在相反方向彼此面對的凸起形狀。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的透鏡，其中，所述入射面在Y軸方向上具有朝向所述發(fā)光二極管從中心突出的形狀。7.一種用于發(fā)光二極管的透鏡，包括: 入射面，被配置為從所述發(fā)光二極管接收光束； 發(fā)射面，被配置為發(fā)射在所述入射面接收的所述光束的至少一部分；以及 側(cè)面，被插入所述入射面和所述發(fā)射面之間， 屏蔽部，鄰接所述發(fā)射面的預(yù)定部分并被配置為阻擋所述光束的至少一部分，以及 其中，被配置為在垂直于所述透鏡的光軸的Y軸方向上模糊所述光束的至少一部分的Y軸光模糊區(qū)域被設(shè)置在所述入射面或所述發(fā)射面上。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的透鏡，其中，所述預(yù)定部分形成在所述發(fā)射面的上側(cè)、下側(cè)、左側(cè)和右側(cè)的每個上。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的透鏡，其中，所述Y軸光模糊區(qū)域被定位在基于所述入射面和所述發(fā)射面的每個的中心點的預(yù)定的上部。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的透鏡，其中，所述Y軸光模糊區(qū)域具有不同于所述入射面和所述發(fā)射面的曲率半徑、圓錐常數(shù)和非球面系數(shù)。11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的透鏡，其中，所述入射面和所述發(fā)射面具有在相反方向彼此面對的凸起形狀。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的透鏡，其中，所述入射面在Y軸方向上具有朝向所述發(fā)光二極管從中心突出的形狀。
【文檔編號】F21V5/04GK105987351SQ201610143147
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月14日
【發(fā)明人】沈亨錄
【申請人】現(xiàn)代摩比斯株式會社